工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究

工业厂房结构设计中钢结构设计应用研究

摘要：在本文之中，我们从荷载条件分析、结构布置、支撑体系设计、围护结

构设计以及除锈方法选择等多种角度出发，探究了工业厂房结构设计中钢结构设

计应用的重点和要点，希望能对相关行业的从业人员起到应有的启发作用。

关键词：工业厂房；结构设计；钢结构设计

引言：

从目前来看，工业厂房结构设计之中，钢结构设计已经得到了较为广泛的应用。钢结构本身有着质量较轻，品质较高，力学性能较佳的性能优势，其施工更

加简单，美观性更高，节能效应良好，因此受到了越来越多从业人员的广泛关注，在当前的工业厂房结构设计之中，钢结构已经取代了钢筋混凝土结构，这也就要

求了相关设计人员能够明确工业厂房结构设计中钢结构设计应用的重点和要点，

从而使设计质量能够满足实际的使用需求。

一、荷载条件分析

对于工业厂房结构设计而言，活荷载的取值范围应该结合荷载的规范规定要

求取值，在计算门式刚架时，如果其受荷水平投影面积在60平方米之上，那么

其取值应该为0.3KN每平方米，荷载规定的施工荷载或者检修荷载应该按照最不

利位置的原则进行计算，对于屋面板以及檩条集中的荷载，其取值应该为 1.0KN，施工荷载可能会存在着超过实际情况的问题，应该结合实际情况进行荷载选择。

工业厂房结构设计之下，钢结构房屋对于荷载的敏感度较高，要求我们能够对荷

载条件加以深入分析，半跨式雪荷载的提升以及多跨门式刚架沟浴处雪荷载提升

的问题也应该加以深入考虑，除此之外，对于较高的女儿墙，应该采取有效的结

构设计措施确保其不会出现雪堆积的问题。在进行风荷载计算时，轻型钢结构对

于风荷载系数有着多种不同的要求，需要相应的设计人员能够结合实际情况和规

范要求，结合横向、纵向、单双坡以及不同跨度的要求进行荷载取值，才能使工

业厂房结构设计之中钢结构设计的应用效力得到有效提升[1]。

二、结构布置

结构布置应该包含了定位轴线布置，门式刚架布置，檩条、墙梁以及支撑布

置和山墙布置等多种方面的内容。在这之中，门式刚架往往采用的是双坡排水的

机制，在温度和长度允许的情况之下，尽可能采取双坡排水的方式，从而使屋面

板设计方式更加简单可行，使屋面渗水和漏水的问题得到有效控制，然而这种结

构布置方式往往会导致排水面积的提升，有可能会存在着积水问题，除此之外，

其中柱高度也较高，难以达到实际的使用要求。如果屋面坡度较低，那么实际的

结构布置情况应该结合实际要求进行调整，对结构变形情况以及坡度变化情况进

行校检和核对，多雪地区和多雨地区的坡度应该较大，其斜面梁的挠度应该超过

坡度的三分之一。而在进行门式刚架轴线定位时，其纵向应该以柱子下端中心作

为定位轴线，工业建筑的边柱定位轴线应该取柱外皮，柱子轴线应该以柱子小头

的中心线进行引申，其应该与柱子外部翼缘的直线平行，同时其斜面梁轴线应该

以小截面中点引申到上翼缘的平行部位，平面上的直线应该为斜梁轴线[2]。

三、支撑体系设计

在进行工业厂房结构设计时，可在端部的第一开间或者第二开间设计相应的

柱间支撑体系，同时做好屋盖横向的支撑设计，通过刚性系杆组成稳定性较高的

结构体系。

柱间支撑的间距应该在36米到45米之间，在具备吊车梁的情况之下，柱间

支撑应该以分层设置的方式，确保吊车梁以上的支撑设置在开间部位，并通过中

间三点进行上支撑体系和下支撑体系的设计。如果边柱桥式吊车起重重量超过或

者等于10吨时，在下柱部位应该设置两片支撑体系，如果吊车的起重量较低，

下部柱间支撑可以设置为单片。在边柱柱顶、屋脊以及多跨门式刚架的中间部位，应该沿着房屋全长进行刚性系杆的设计。多跨门式刚架的内柱应该设计相应的支

撑体系。支撑体系应该以圆钢或者型钢为主，如果房屋之中具备桥式或者梁式吊车，支撑体系应该选择型钢支撑体系。圆钢支撑体系应该配置花篮螺丝或者可张

紧设施，而支撑体系与构件之间的夹角范围区间应该为30°到60°之间[3]。

如果房屋之中，不允许进行柱间支撑的设置，应该从纵向框架式支撑的角度

出发，为了确保屋盖结构空间工作刚度的提升，使水平作用力能够得到有效传递，防止出现压杆稳定性不足的问题，从而确保整个工程建设的安全性和稳定性。

柱间支撑与刚架组成的纵向构架能够确保房屋纵向的刚度，柱间支撑在承受

房屋的风荷载，纵向水平荷载以及温度应力，而如果工业厂房的建设地点为地震

多发区，则还应该承受房屋的纵向地震力，并使其能够传递到基础部位。柱间支

撑应该能够为钢结构平台提供有效的支撑力，对柱间支撑提供可靠的应力，对柱

子在刚架平面外部的长度加以控制。中柱需要结合支撑体系的实际要求，确保整

体刚度和风荷载传递的有效性，中柱在设计之中可以结合实际要求，在中间设计

相应的系杆，从而使中柱计算长度得到减少。

四、围护结构设计

对于工业厂房钢结构设计而言，其围护结构的设计应该考虑到门窗的位置，

遮雨条件以及维护材料的具体要求，如果说侧墙选择的是压型金属板作为围护面，那么墙梁应该布置在钢架柱的外部，其间距应该结合板型和规格加以确定，不应

该超过计算值的要求。墙梁型式往往以C与Z形为主，或者采用H型钢，这种材

料更加轻薄。在设计之中，墙梁应该设计成为简支或者连续的构件，如果墙梁需

要承受自重与板的重量，则应该以双向弯曲为主进行设计，如果其跨度在6米或

者6米以下，则应该在墙梁跨度的三分点设计相应的拉条或者撑杆，在最高处的

边缘应该设计斜拉条，使拉力能够传递到承重柱或者墙架柱之上。除此之外，冷

弯薄壁型钢实腹式檩条往往采用的是Z钢檩条进行设计，其常用在轻型屋面的设

计之中，其跨度往往在9米以下，而卷边Z形钢檩条能够成为连续的，挠度较小

且受力较为合理的围护结构体系，有着工程造价较低，施工简单，制作方便快捷，能够节省占地面积的优势，因此在工业厂房钢结构设计之中得到了较为广泛的应

用[4]。

五、除锈方法选择与除锈等级确定

在工业厂房钢结构设计之中，除锈方法选择也是较为重要的内容，将会对涂

装工程的质量造成一定的影响。在西方发达国家的研究中认为，除锈质量能够对

涂装效果造成一半以上的影响，一般来说，钢材表面除锈的方法有工具除锈法、

机械除锈法、喷射除锈法、酸洗除锈法以及火焰除锈法等等。在进行除锈方法选

择时，要结合各种方法的实际特点以及防护效果的具体要求进行选择，结合涂装

目的和钢材料表面的初始状态，对要求达到的除锈等级和既有的施工设备与条件

进行分析，通过综合性比较后对除锈等级加以确定。

这里要注意的是，涂料选择的正确性将对涂层的防护效果造成一定的影响，

如果说涂料选择较为得当，其耐久性就会较强，会获取较为良好的防护效果，而

如果涂料选择不够得当，其防护时间就不会得到提升，难以获取预期的耐久性和

防护效果，涂料的品种取决于人们对涂料性能的了解程度以及对钢结构与涂层腐